ExoMars Rover

Weltraummission der ESA

Die ExoMars-Rovermission ist eine von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen des ExoMars-Projekts vorbereitete Raumfahrtmission zur Erforschung der Marsoberfläche. Beabsichtigt ist, frühestens im Jahr 2028 den Rover Rosalind Franklin mit einem noch zu bauenden Lander auf den Weg zum Mars zu bringen. Seit dem Herbst 2022 wartet die ESA auf eine Zusage des US-amerikanischen Gesetzgebers, benötigte US-amerikanische Bauteile für Lander und Rover zu finanzieren.[1]

ExoMars-Rovermission
Phase: ? / Status: zurückgestellt
Typ Mars-Lander und -rover
Land Europa Europa
Russland Russland (bis 2022)
Vereinigte Staaten USA (angestrebt)
Organisation Europaische Weltraumorganisation ESA
Roskosmos Roskosmos (bis 2022)
National Aeronautics and Space Administration NASA (angestrebt)
Missionsdaten
Startdatum frühestens 2028
Landeplatz Mars, Oxia planum (vorgeschlagen)
18° 16′ 30″ N, 24° 37′ 55″ W
Allgemeine Raumfahrzeugdaten
Startmasse Rover: 310 kg

Ursprünglich war die Mission gemeinsam mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos entworfen worden und sollte mit dieser durchgeführt werden. Wegen des Russischen Überfalls auf die Ukraine verzichtete die ESA allerdings auf die Nutzung der bereits fertiggestellten russischen Landeplattform Kazachok und entschied sich für die Entwicklung eines eigenen Landers.

Missionsziele Bearbeiten

Primäres Ziel der Mission ist, nach organischem Material, vor allem aus der frühen Geschichte des Mars, zu suchen. Das zu untersuchende Material soll hauptsächlich durch Bohrungen aus bis zu zwei Metern Tiefe gewonnen werden, da die Oberfläche selbst durch die Atmosphäre und die Sonnenstrahlung sehr starken Veränderungen unterworfen ist. Ein Infrarot-Spektrometer soll dabei die Mineralogie des Gesteins in den Bohrlöchern untersuchen. Die gewonnenen Bohrkerne sollen anschließend mit verschiedenen Instrumenten mineralogisch und chemisch analysiert werden. Ein besonderes Interesse liegt dabei auf der Identifikation organischen Materials.

Rover Rosalind Franklin Bearbeiten

Im Februar 2019 wurde der Rover nach Rosalind Franklin benannt, einer britischen Biochemikerin (1920–1958), die einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung der Doppelhelixstruktur der DNA lieferte.[2] Im März 2022 war er fertiggestellt und durchlief einen letzten Test. Seitdem ist er bei Thales Alenia Space eingelagert.

Es wird erwartet, dass der Rover mehrere Kilometer auf dem Mars zurücklegen kann. Der ExoMars Trace Gas Orbiter soll ihm bei der Kommunikation zur Erde als Relaisstation dienen.[3]

Der Rover soll über acht Messgeräte verfügen. Zwei davon, ISEM und Adron, wurden ursprünglich vom Institut für Weltraumforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften (IKI) für den ExoMars Rover entwickelt.[4] Aufgrund dem Ende der Kooperation mit Russland wurden die beiden Instrumente jedoch entfernt und zurück nach Russland gebracht. Während ISEM durch das von der UK Space Agency bereitgestellte Enfys Instrument ersetzt werden soll, ist für das Neutronenspektrometer Adron kein Ersatz vorgesehen.[5][6]

  • PanCam (The Panoramic Camera), eine Panoramakamera.
  • Enfys (Walisisch für Regenbogen), ein Infrarotspektrometer um die mineralische Zusammensetzung des Bodens zu analysieren und um zusammen mit PanCam Proben für die genauere Untersuchung durch andere Instrumente auszuwählen.
  • CLUPI (Close-Up Imager), eine Kamera für Makroaufnahmen, die vorne an der Bohrvorrichtung angebracht ist.
  • WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Observation On Mars), ein Bodenradar um die Stratigraphie unterhalb des Rovers zu erforschen.
  • Ma_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies), ein Multispektralanalysegerät, das sich innerhalb des Bohrers befindet.
  • MicrOmega, ein Spektrometer für mineralogische Untersuchungen.
  • RLS (Raman Spectrometer), ein Spektrometer um die mineralische Zusammensetzung der Proben zu untersuchen und um Pigmente organischen Ursprungs zu finden.
  • MOMA (Mars Organic Molecule Analyser), ein Gerät um Biomarker zu finden.

Für den Betrieb des Rovers gibt es in Turin einen Testsimulator auf dem Amalia betrieben wird, ein Zwilling von Rosalind Franklin. Auf dem Gelände von ALTEC, das gemeinsam von Thales Alenia Space und ASI unterstützt wird, befindet sich auch das Rover Operation Control Center für den Betrieb des Rovers auf dem Mars.

Ehemals vorgesehene Mission mit Russland Bearbeiten

Der Start war zunächst für 2018 geplant, wurde aber im Mai 2016 aufgrund von „Verzögerungen der industriellen Aktivitäten und der Lieferung der wissenschaftlichen Nutzlast“ auf 2020 verschoben. Im März 2020 erfolgte unter anderem wegen Problemen mit den Fallschirmen und der Software der Raumsonde eine weitere Verschiebung auf 2022.[7] Der Rover der ESA sollte mit einer russischen Proton-Rakete gestartet werden und nach etwa neun Monaten Flug auf dem Mars landen.[8] Die Nutzlast der Mission sollte aus drei Komponenten bestehen, dem Transportmodul (ExoMars Carrier Module), der Landeplattform (Kazachok) und dem Rover selbst. Dabei wurde das Transportmodul und der Rover (sowie die Mehrheit der Instrumente an Bord des Rovers) von der ESA entworfen und gefertigt, während die Landeplattform und zwei Instrumente von Roskosmos entwickelt wurden. Zudem hätte Roskosmos den Rover mit Radionuklid-Heizelementen bestückt, da Europa nicht über das dafür benötigte Plutonium 238 verfügt.[1]

 
Bridget, ein Prototyp des ExoMars Rover bei einem Test in der Nähe des Paranal-Observatoriums in der Atacamawüste im Norden Chiles

Während der Reise zum Mars wären der Rover und die Landeplattform Kazachok vom Transportmodul gesteuert und versorgt worden. Die Landeplattform sollte sich mit dem Rover kurz vor dem Erreichen der Marsatmosphäre von dem Transportmodul trennen und in die Atmosphäre eintreten. Zu Beginn des Abstiegs sollte die Einheit durch einen Hitzeschild abgebremst werden, um dann anschließend mit Fallschirmen den Abstieg weiter zu verlangsamen. Abschließend sollten Bremsraketen die Geschwindigkeit weiter reduzieren und das Landemodul, durch Stoßdämpfer geschützt, auf der Oberfläche aufsetzen. Der Rover sollte dann die Landeplattform über zwei Schienen verlassen und mit der wissenschaftlichen Mission beginnen.[9]

 
Modelle des Landers Kazachok und des Rovers auf der MAKS-2021 Aero Show

Für Kazachok war eine Betriebsdauer von einem Erdjahr vorgesehen. Zur Energieversorgung hätte der Lander vier mit Solarzellen bestückte Ausleger genutzt. Ihre Hauptaufgabe wäre die fotografischen Dokumentation der Umgebung und die Untersuchung von Klima und Atmosphäre gewesen. Außerdem sollte die Strahlenbelastung auf der Marsoberfläche untersucht werden, mögliches Wassereis unter der Oberfläche, sowie der Austausch von flüchtigen Stoffen zwischen der Atmosphäre und der Oberfläche. Zwei der 17 wissenschaftlichen Instrumente der Landeplattform wurden von europäischen Instituten gestellt, die übrigen von Russland. Außerdem lieferten die ESA-Staaten vier Sensorpakete für zwei russische Instrumente. Die wissenschaftliche Ausrüstung hatte eine Masse von 45 kg, bei einer Gesamtmasse der Landeplattform belief sich auf etwa 830 kg.[10]

Neue Planung mit europäischem Lander Bearbeiten

Am 17. März 2022 – vier Wochen nach Beginn des russischen Überfalls auf die Ukraine – setzte die ESA die Kooperation mit Roskosmos aus; begründet wurde dies mit den gegen Russland verhängten Sanktionen.[11] Später wurde die Zusammenarbeit in der unbemannten Weltraumforschung ganz beendet, während man auf der Internationalen Raumstation weiter mit Russland kooperiert. Der ExoMars-Rover wäre für einen Abflug am 20. September 2022 bereit gewesen.[12]

Die Entscheidung liegt seitdem wieder alleine bei den ESA-Mitgliedsstaaten.[12] Da Europa bislang weder über geeignete Landertriebwerke verfügt noch die Heizelemente bauen kann, wandte man sich mit der Bitte um Unterstützung an die NASA.[1] Im September 2022 wurde auf der ESA-Ministerratskonferenz das Budget beschlossen, um die Mission mit einem europäischen Landemodul weiterzuverfolgen. Wegen der benötigten Zeit für Entwicklung und Bau des Landers liegt das frühestmögliche Startfenster nun im Oktober 2028, mit einer Ankunft auf dem Mars 2030.[5]

Der europäische Lander soll Technologie wiederverwenden, die in Europa für das russische Landemodul entwickelt wurde. Dazu gehört der Bordcomputer, der bereits für den Raumflug qualifiziert ist, der Höhenmesser mit Doppler-Radar und das Fallschirmsystem. Von europäischen Industriepartnern soll die Hülle für den Eintritt in die Marsatmosphäre, das Landemodul selbst, die Landeplattform und der Entlademechanismus für den Rover neu konstruiert werden. Insgesamt soll der Lander einfacher konstruiert sein als das russische Modell und keine eigenen wissenschaftlichen Nutzlasten mitführen. Er soll nur mit Kameras und Sensoren für die Landung und das Entladen des Rovers ausgestattet werden, würde über keine eigenen Solarmodule verfügen und seinen Betrieb nach wenigen Sol einstellen.[5]

Noch offen ist die Beschaffung des regelbaren Schubsystems, das zum Abbremsen in der letzten Phase der Landung gebraucht wird, und der Radionuklid-Heizelemente, die den Rover warm halten. Außerdem muss eine neue Startrakete gebucht werden. Für diese Elemente der Mission hofft die ESA auf eine Unterstützung durch die NASA im Wert von mehreren hundert Millionen US-Dollar. Im Gegenzug würden US-Wissenschaftler an der Mission beteiligt.[1] In Anbetracht der angespannten Haushaltslage in den USA schlug der Haushaltsausschuss des Repräsentantenhauses jedoch im November 2023 vor, dem ExoMars-Projekt zugunsten der gemeinsam mit der ESA geplanten Mars-Probenrückführmission die Finanzierung zu verweigern.[13]

Landezone Bearbeiten

Die 2020 Mission Landing Site Selection Working Group (LSSWG) ist für die Auswahl der Landezone verantwortlich.[14] Die Gebiete müssen dafür eine sichere Landung ermöglichen und zudem eine möglichst hohe Wahrscheinlichkeit für das Auffinden von organischem Material aufweisen. Hier bieten sich Gegenden rund um ehemalige Wasserstellen an, die zudem eine flache Ufer- oder Küstenlinie aufweisen, wo Sedimente leicht zu untersuchen sind. Zunächst standen vier Regionen zur Auswahl: Oxia Planum,[15] Mawrth Vallis,[16] Aram Dorsum[17] und Hypanis Vallis.[18] Während des 5. Treffens der LSSWG im November 2018[19] wurde schließlich vorgeschlagen, Oxia Planum als Landegebiet auszuwählen.[20][21] Die endgültige Entscheidung sollte etwa ein Jahr vor dem Start der Raumsonde getroffen werden.[14]

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Commons: ExoMars Rover – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. a b c d ESA’s ExoMars plans depend on NASA contributions. Spacenews, 29. November 2022.
  2. ESA: ESA´s Mars rover has a name - Rosalind Franklin. Abgerufen am 9. Februar 2019.
  3. ESA: ExoMars Mission (2018). Abgerufen am 30. Dezember 2015.
  4. ESA: The ExoMars Rover Instrument Suite Abgerufen am 12. März 2016.
  5. a b c FAQ: The ‘rebirth’ of ESA’s ExoMars Rosalind Franklin mission. Abgerufen am 11. Dezember 2023 (englisch).
  6. November : News , Aberystwyth University. Abgerufen am 11. Dezember 2023 (englisch).
  7. N° 6–2020: ExoMars to take off for the Red Planet in 2022. ESA, 12. März 2020.
  8. Fernando Rull, Sylvestre Maurice, Ian Hutchinson, Andoni Moral, Carlos Perez, Carlos Diaz, Maria Colombo, Tomas Belenguer, Guillermo Lopez-Reyes, Antonio Sansano, Olivier Forni, Yann Parot, Nicolas Striebig, Simon Woodward, Chris Howe, Nicolau Tarcea, Pablo Rodriguez, Laura Seoane, Amaia Santiago, Jose A. Rodriguez-Prieto, Jesús Medina, Paloma Gallego, Rosario Canchal, Pilar Santamaría, Gonzalo Ramos, Jorge L. Vago: The Raman Laser Spectrometer for the ExoMars Rover Mission to Mars. In: Astrobiology. Band 17. Mary Ann Liebert, Inc., 1. Juli 2017, S. 6–7, doi:10.1089/ast.2016.1567 (englisch).
  9. ESA: ESA Bulletin 155 (August 2013) PDF. Abgerufen am 30. Dezember 2015.
  10. ESA: ExoMars 2020 surface platform Abgerufen am 12. März 2016.
  11. ExoMars suspended. In: ESA Pressemitteilung. 17. März 2022, abgerufen am 17. März 2022 (englisch).
  12. a b Rover ready – next steps for ExoMars. Abgerufen am 2. April 2022 (englisch).
  13. House bill would fully fund Mars Sample Return, block cooperation on ExoMars. Spacenews, 3. November 2023.
  14. a b Chosing the ExoMars 2020 landing site. ESA, abgerufen am 23. Februar 2021 (britisches Englisch).
  15. Oxia Planum. ESA, abgerufen am 2. April 2019 (englisch).
  16. Mawrth Vallis. ESA, abgerufen am 2. April 2019 (englisch).
  17. Aram Dorsum. ESA, abgerufen am 2. April 2019 (englisch).
  18. Hypanis Vallis. ESA, abgerufen am 2. April 2019 (englisch).
  19. Experts gather to determine ExoMars landing site. Abgerufen am 31. Dezember 2018 (englisch).
  20. Jorge Vargo, Francois Spoto, Markus Bauer: Oxia Planum favoured for ExoMars surface mission. In: Robotoc Exploration of Mars. ESA, 9. November 2019, abgerufen am 31. Dezember 2018 (englisch): „The ExoMars Landing Site Selection Working Group has recommended Oxia Planum as the landing site for the ESA-Roscosmos rover and surface science platform that will launch to the Red Planet in 2020.“
  21. Jonathan Amos: Mars robot to be sent to Oxia Planum. In: BBC News. 9. November 2018 (bbc.com [abgerufen am 31. Dezember 2018]).